الروبوتات المصغّرة: الأمل الجديد في علاج انسداد القناة الصفراوية

نجح فريق من مركز أبحاث السرطان الألماني (DKFZ) في تحقيق إنجاز بارز في مجال جراحة المناظير من خلال دمج عدة روبوتات مصغرة تُعرف باسم “TrainBots” في وحدة واحدة متكاملة. تم تزويد هذه الروبوتات بأقدام محسّنة لمواجهة تحديات الحركة في بيئات جسم الإنسان، مما أتاح لها نقل أدوات جراحية كهربائية لعلاج انسداد في القناة الصفراوية. باستخدام قافلة مكونة من ثلاث وحدات، نفذ الفريق تجربة ناجحة على نموذج عضوي، مما يبرز الإمكانيات المستقبلية لهذه التكنولوجيا في تقديم الأدوية وإجراء العمليات الجراحية المعقدة.

التحديات الحالية في استخدام الروبوتات المصغرة

تفتقر الروبوتات المصغّرة التي تأتي على مقياس المليمتر غالبًا إلى القوة اللازمة لنقل الأدوات المطلوبة لجراحة المناظير المجهرية عبر الجسم. لذا، يعمل العلماء في مركز أبحاث السرطان الألماني (DKFZ) على دمج عدة روبوتات صغيرة تُدعى “TrainBots” في وحدة واحدة، وتجهيزها بأقدام محسّنة. في إنجاز غير مسبوق، نجح فريق DKFZ في إجراء عملية جراحية كهربائية تجريبية لعلاج انسداد في القناة الصفراوية، وذلك باستخدام قافلة من هذه الروبوتات، كما تم نشر النتائج في مجلة “Advanced Science”.

التطبيقات المستقبلية للروبوتات في الطب

قائمة التطبيقات المتوقعة للروبوتات المصغّرة في مجال الطب طويلة ومتنوعة، حيث تشمل توصيل الأدوية المستهدفة، ومهام الاستشعار، وإجراءات جراحية معقدة. وقد تم تطوير وتجربة مجموعة متنوعة من الروبوتات لهذه الأغراض، بأحجام تتراوح بين النانومتر والسنتيمتر.

قيود الأداء على الروبوتات الحالية

مع ذلك، تصل الروبوتات المصغّرة المتاحة حاليًا إلى حدودها في العديد من المهام. فعلى سبيل المثال، في جراحة المناظير المجهرية، تكون الأدوات المطلوبة ثقيلة جدًا بحيث لا يستطيع الروبوت بحجم المليمتر نقلها إلى وجهتها المحددة. مشكلة شائعة أخرى هي أن الروبوتات غالبًا ما تتحرك عن طريق الزحف، في حين أن أسطح العديد من الأعضاء في الجسم مغطاة بمخاط يجعل الروبوتات تنزلق ولا تستطيع التحرك بفعالية.

“أشواك” على الأقدام توفر قوة دفع أكبر بثلاث مرات

طور فريق بحثي بقيادة تيان كيو في مركز أبحاث السرطان الألماني (DKFZ) في دريسدن حلاً لمشكلتين رئيسيتين تواجهان الروبوتات المصغرة. حيث قاموا بربط عدة وحدات “TrainBot” الفردية، التي تأتي على مقياس المليمتر، مع تجهيز هذه الوحدات بأقدام محسّنة مضادة للانزلاق. هذه الأقدام المحسّنة مكنتها من نقل أدوات جراحية خاصة بالمناظير بكفاءة أعلى. تعمل وحدة TrainBot بدون أسلاك، حيث يتحكم مجال مغناطيسي دوّار في الوحدات الفردية بشكل متزامن، مما يسمح بتحركات دقيقة على مستوى التحكم في الدوران. تم تصميم نظام التحفيز والتحكم الخارجي ليتوافق بشكل مثالي مع المسافات داخل الجسم البشري.

جراحة مجهرية في القناة الصفراوية

في تجربة رائدة، استخدم الباحثون في مركز DKFZ قافلة من الروبوتات المكونة من ثلاث وحدات TrainBot لمحاكاة إجراء جراحي معقد. في حالة سرطان القناة الصفراوية، غالبًا ما يحدث انسداد في القناة الصفراوية، مما يؤدي إلى تجمع الصفراء، وهي حالة خطيرة جدًا للمصابين. في مثل هذه الحالات، يجب فتح الانسداد بعد إجراء التشخيص باستخدام المنظار. يتم إدخال منظار مرن عبر الفم إلى الأمعاء الدقيقة، ومن ثم إلى القناة الصفراوية. تُعتبر إحدى الصعوبات الرئيسية هنا أن المنظار يجب أن يتجاوز الزاوية الحادة بين الأمعاء الدقيقة والقناة الصفراوية، مما يتطلب دقة عالية في الأداء من الروبوتات المصغرة.

إمكانيات قافلة الروبوتات المرنة

يقول قائد المشروع، تيان كيو: “هذا هو المكان الذي يمكن أن تُظهر فيه قافلة الروبوتات المرنة قدراتها”. وقد أظهر فريقه هذه الإمكانيات باستخدام أعضاء تمت إزالتها من خنزير. حيث تمكنت قافلة الروبوتات من مناورة أداة جراحية لإزالة الأنسجة بطريقة الكي الكهربائي في القناة الصفراوية.

تقنية الكي الكهربائي

بمجرد وصول طرف القطب السلكي إلى الموقع المطلوب، يتم تطبيق الجهد الكهربائي لإزالة الانسداد تدريجيًا باستخدام التيار الكهربائي، وهي عملية تُعرف باسم “الكي الكهربائي”. وكان القطب السلكي المستخدم بطول 25 سم وأثقل بثلاث مرات ونصف من وحدة TrainBot.

آفاق المستقبل

بعد هذه النتائج الواعدة مع TrainBots في النموذج العضوي، عبر مونكوانغ جيونغ، المؤلف الأول للورقة العلمية، عن تفاؤله قائلاً: “بعد ذلك، يمكن لقافلة روبوتات أخرى إحضار قسطرة لتصريف السوائل أو توصيل الدواء”. يُظهر هذا التطور الإمكانيات الكبيرة لهذه التكنولوجيا في مجالات متعددة من جراحة المناظير.